(57)【要約】平面体を十分に加圧でき、転写形状や印刷形状が崩れることなく凹凸形状が正確に行え、ローラの表面に疵が付いても、ローラごと取り替える必要のない平面体押圧装置要素を提供する。駆動ローラおよび従動ローラとの間に張架されて走行する可撓性を有する薄肉の金属無端ベルトと、前記金属無端ベルトの走行速度に同期する周速度で回転し該金属無端ベルト上の平面体を押圧する可撓性を有する押圧ローラと該押圧ローラに対置して該金属無端ベルトを介して該押圧ローラの押圧力を支持するバックアップ盤からなる１組以上の押圧手段とからなり、該押圧ローラおよび該バックアップ盤は流体の流通路を具える、構成とした。
2011018821.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動回転する駆動ローラおよび該駆動ローラに従動する従動ローラとの間に張架されて走行する可撓性を有する薄肉の金属無端ベルトと、
前記金属無端ベルトの走行速度に同期する周速度で回転し該金属無端ベルト上の平面体を押圧する押圧ローラと該押圧ローラに対置して該金属無端ベルトを介して該押圧ローラの押圧力を支持するバックアップ盤からなる１組以上の押圧手段（以下、２組以上の押圧手段を具える場合は該金属無端ベルトの走行方向に対して上流側から順に「第１の押圧手段、第２の押圧手段、・・」という。）とからなる、ことを特徴とする平面体押圧装置要素。
【請求項２】
前記押圧ローラは可撓性を有する薄肉金属外筒と、流体の流通空間を保持して該薄肉金属外筒と同一軸心に内嵌される高剛体の円柱状のローラ本体とからなる二重筒により構成され、
前記バックアップ盤はその内部に流体の流通路を具えている、ことを特徴とする請求項１に記載の平面体押圧装置要素。
【請求項３】
前記薄肉金属外筒および前記ローラ本体の両端部は、シール材を介して前記流通空間が気密となるように着脱自在の外筒固定リングで外嵌され、該外筒固定リングを脱着することにより該薄肉金属外筒は前記金属内筒に対して脱着可能となっている、ことを特徴としている請求項２に記載の平面体押圧装置要素。
【請求項４】
前記平面体は溶融樹脂フィルムであって、
前記押圧手段の流体は冷却用流体であり、
前記押圧ローラおよび金属無端ベルトの表面は鏡面であり、または前記押圧ローラまたは／および金属無端ベルトの表面は刻設された微細な凹凸模様であり、
前記平面体は前記押圧手段によりその表面が平滑に成形されるとともに冷却され、またはその表面に微細な凹凸模様が転写されるとともに冷却される、ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の平面体押圧装置要素。
【請求項５】
前記平面体は溶融樹脂フィルムと鉄板の組合せからなる重層の平面体であって、
前記押圧手段の流体は冷却用流体であり、
前記押圧ローラの表面は鏡面であり、
前記平面体は前記押圧ローラにより前記溶融樹脂フィルムが前記鉄板に溶着されながらその表面が押圧成形されるとともに冷却される、ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の平面体押圧装置要素。
【請求項６】
前記平面体は樹脂シ−トと銅箔の組合せからなる重層の平面体であって、
前記第１の押圧手段の流体は加熱用媒体であり、前記第２の押圧手段の流体は冷却用媒体であり、
前記押圧ローラの表面は鏡面であり、
前記平面体は前記押圧ローラによりその表面が加熱とともに押圧成形されて相互に溶着され、その後前記第２の押圧手段により冷却される、ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の平面体押圧装置要素。
【請求項７】
前記平面体は樹脂シ−トであって、
前記第１の押圧手段の流体は加熱用流体であり、前記第２の押圧手段の流体は冷却用流体であり、
前記第１の押圧手段の押圧ローラおよび無端金属ベルトの表面は鏡面であり、第２の押圧手段の押圧ローラおよび／または無端金属ベルトの表面は刻設された微細な凹凸模様であり、
前記平面体は前記第１の押圧手段により加熱されるとともに前記第２の押圧手段によりその表面に微細な凹凸模様が転写され冷却される、ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれに記載の平面体押圧装置要素。
【請求項８】
前記平面体は樹脂シ−ト、紙または金属板であって、
前記第１の押圧手段の流体は冷却用流体であり、
前記押圧ローラまたは無端金属ベルトの表面は刻設された微細な凹凸模様であり、
前記平面体は前記押圧手段によりその表面に微細な凹凸模様が印刷されるとともに冷却される、ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の平面体押圧装置要素。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平面体の成形、転写、印刷あるいは重層の平面体同士を貼り合わせる装置要素に関し、特に光学フィルム成形装置、ナノインプリント装置、印刷装置、ラミネ−ト装置に使用する平面体の押圧装置要素に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学フィルムを製作する溶融押出方法には、押出機に取り付けられたダイスから溶融状態の樹脂を押し出した後、鏡面の金属剛体ローラと可撓性金属ローラからなる一対のローラもしくは鏡面の金属剛体ローラと金属製ベルトを用いて溶融樹脂シ−トを挟圧（ニップ）して位相差フィルム等の光学フィルムを製作する方法や表面に凹凸パターンが設けられた金属剛体ローラの金型と可撓性金属ローラまたは可撓性の金属ベルトにより拡散フィルム等の光学フィルムを製作する方法がある。そして、これらの溶融押出方法においては、光学フィルムの配向がほとんどなく、かつ、透明性の高いフィルムを得るため、あるいは凹凸パターンの転写率を向上させるために、成形時にフィルム温度を制御することが行われている（例えば特許文献１、特許文献２）。【０００３】
また、ＩＣカード、磁気カードなどのような情報媒体の表面印刷に多く用いられている電子写真方式による画像印刷方法として、不可視バーコードを厚さ２５０μｍの塩化ビニルシートや厚さ２８０μｍのポリエステルシートに電子写真法で印字し、それぞれ印字面にオーバーフィルムを重ね、対向する無端金属ベルト間でラミネートする方法が提案されている（例えば特許文献３）。【０００４】
また、半導体基板上に回路のパターン形状を転写する技術として、ナノインプリントと呼ばれる技術が近年注目されている。ナノインプリントは、微細パターン形状の転写をインプリント用のモールドで行う技術であり、間歇的に被転写体にインプリント用のモールド表面を押し付けることによってパターン形状を形成するが、このような転写装置では、連続処理ができず、生産性が悪いため、円筒状のローラの表面にモールドを設け、これを回転させながら被転写体上に連続して形状を転写する転写装置が開発されている（例えば特許文献４）。【０００５】
また、各種電子部品のプリント配線基板の製造に利用されている積層体は、ロール状に巻かれた長尺状の金属箔と、同じくロール状に巻かれた長尺状の樹脂フィルムのそれぞれを連続的に、互いに重ね合わせた状態で供給し、次いで加熱溶着装置により貼り合わせる。この加熱溶着装置としては、上側ローラと下側ローラによるローラ圧着方式がある（例えば特許文献５）。【０００６】
また、凹版印刷、凸版印刷、平版印刷、孔版印刷等の印刷工程においても鏡面の金属剛体ローラとゴムローラからなる一対のローラが使用されている（例えば特許文献６）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−２３５７４７
【特許文献２】特開２００６−３１５２９５
【特許文献３】特開平１０−２１７６５８
【特許文献４】特開２００７−２０３５７６
【特許文献５】特開２００５−２８０１５３
【特許文献６】特開平１０−１３８４４７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記の技術には以下のような問題があった。すなわち、
（１）金属剛体ローラだけの一対のローラ方式では、被転写体とモールドである金属剛体ローラと対向ローラの接触が線接触となる。そのため、連続処理を行うと接触時間が短く、樹脂を押圧する時間も短く、また冷却時間も短いので、高速化できないことや厚さの不均一性、透明なフィルムが形成されないという問題や被転写体が硬化する前にモールドと被転写体が分離してしまい、被転写体上の転写形状が崩れてしまうという問題がある。
（２）モールドである金属剛体ローラと可撓性金属ローラ、もしくは金属ベルトによる挟圧方式は、ニップ部の面積が大きくなり、押圧時間や冷却時間は長く取ることができるが、その一方で、金属剛体ローラの押圧面が曲面であるために、押圧力が垂直ではなく傾斜して加わることになる。そのため、微細なパターンの場合はパターン形状が崩れ、アスペクト比の大きい転写形状を得るのは困難である。
（３）ダブルベルト圧着方式は、流体圧で上下方向から押圧するので上記（２）の問題は解消するが、走行する無端金属ベルトと流体加圧部とのシ−ル部からの液漏れ対策が課題である。
（４）積層体成形方法や各種印刷方法においても基本的には押圧手段はローラが主体であり、接触面積が小さいために加圧時間が短く、十分な加圧ができないおそれがある。
（５）高剛体の金属ローラは、その表面を鏡面仕上げにしたり、微細パタ−ンを付与したりして使用されるが、使用中に表面に疵が付くと、ローラ全体を取り替える必要があり、またパターン形状が異なる毎にローラを用意する必要があるので、ランニングコストが増加する。【０００９】
そこで、本発明は、平面体を十分に加圧することができ、転写形状や印刷形状が崩れることなく凹凸形状を正確に形成することができ、ローラの表面に疵が付いても、ローラごと取り替える必要のない平面体押圧装置要素を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本願請求項１に係る平面体押圧装置要素は、駆動回転する駆動ローラおよび該駆動ローラに従動する従動ローラとの間に張架されて走行する可撓性を有する薄肉の金属無端ベルトと、前記金属無端ベルトの走行速度に同期する周速度で回転し該金属無端ベルト上の平面体を押圧する押圧ローラと該押圧ローラに対置して該金属無端ベルトを介して該押圧ローラの押圧力を支持するバックアップ盤からなる１組以上の押圧手段（以下、２組以上の押圧手段を具える場合は該金属無端ベルトの走行方向に対して上流側から順に「第１の押圧手段、第２の押圧手段、・・」という。）とからなる、ことを特徴としている。
また、本願請求項２に係る平面体押圧装置要素は、請求項１に記載の平面体挟圧装置要素であって、前記押圧ローラは可撓性を有する薄肉金属外筒と、流体の流通空間を保持して該薄肉金属外筒と同一軸心に内嵌される高剛体の円柱状のローラ本体とからなる二重筒により構成され、前記バックアップ盤はその内部に流体の流通路を具えている、ことを特徴としている。
そして、本願請求項３に係る平面体押圧装置要素は、前記薄肉金属外筒および前記ローラ本体の両端部は、シール材を介して前記流通空間が気密となるように着脱自在の外筒固定リングで外嵌され、該外筒固定リングを脱着することにより該薄肉金属外筒は前記金属内筒に対して脱着可能となっている、ことを特徴としている。
さらに、本願請求項４に係る平面体押圧装置要素は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の平面体押圧装置要素であり、前記平面体は溶融樹脂フィルムであって、前記押圧手段の流体は冷却用流体であり、
前記押圧ローラおよび金属無端ベルトの表面は鏡面であり、または前記押圧ローラまたは／および金属無端ベルトの表面は刻設された微細な凹凸模様であり、前記平面体は前記押圧手段によりその表面が平滑に成形されるとともに冷却され、またはその表面に微細な凹凸模様が転写されるとともに冷却される、ことを特徴としている。
また、本願請求項５に係る平面体押圧装置要素は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の平面体押圧装置要素であり、前記平面体は溶融樹脂フィルムと鉄板の組合せからなる重層の平面体であって、前記押圧手段の流体は冷却用流体であり、前記押圧ローラの表面は鏡面であり、前記平面体は前記押圧ローラにより前記溶融樹脂フィルムが前記鉄板に溶着されながら押圧成形されるとともに冷却される、ことを特徴としている。
そして、本願請求項６に係る平面体押圧装置要素は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の平面体押圧装置要素であり、前記平面体は樹脂シ−トと銅箔の組合せからなる重層の平面体であって、前記第１の押圧手段の流体は加熱用媒体であり、前記第２の押圧手段の流体は冷却用媒体であり、前記押圧ローラの表面は鏡面であり、前記平面体は前記押圧ローラによりその表面が加熱とともに押圧成形されて相互に溶着され、その後前記第２の押圧手段により冷却される、ことを特徴としている。
さらに、本願請求項７に係る平面体押圧装置要素は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の平面体押圧装置要素であり、前記平面体は樹脂シ−トであって、前記第１の押圧手段の流体は加熱用流体であり、前記第２の押圧手段の流体は冷却用流体であり、前記第１の押圧手段の押圧ローラおよび無端金属ベルトの表面は鏡面であり、第２の押圧手段の押圧ローラおよび／または無端金属ベルトの表面は刻設された微細な凹凸模様であり、前記平面体は前記第１の押圧手段により加熱されるとともに前記第２の押圧手段によりその表面に微細な凹凸模様が転写され冷却される、ことを特徴としている。
また、本願請求項８に係る平面体押圧装置要素は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の平面体押圧装置要素であり、前記平面体は樹脂シ−ト、紙または金属板であって、前記第１の押圧手段の流体は冷却用流体であり、前記押圧ローラまたは無端金属ベルトの表面は刻設された微細な凹凸模様であり、前記平面体は前記押圧手段によりその表面に微細な凹凸模様が印刷されるとともに冷却される、ことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
上記構成により本願発明は以下の効果を奏する。すなわち、
（１）平面体はバックアップ盤で支持された金属無端ベルトと押圧ローラとの間に挟入され、押圧ローラは可撓性を有する薄肉金属外筒と高剛体の円柱状のローラ本体とからなる二重筒であってその間に弾性変形層となる流通空間を具えているため、平面体に押圧ローラは平面接触して押圧する。そして、バックアップ盤と押圧ローラは共に流体の流通手段を有していることから、平面体を冷却しながら、あるいは加熱しながら押圧することが可能である。このため、転写、印刷あるいはラミネートなどの処理を十分な押圧力をもって連続して行うことができ、押圧力が垂直なため、微細なパターン形状が崩れることなく、アスペクト比の大きい転写形状を得ることが容易となる。
（２）第１の押圧手段と第２の押圧手段を金属無端ベルトの走行方向に対して直列に設置した場合には、平面体を加熱した後冷却し、あるいは冷却した後さらに冷却することができるため、高速度で連続処理をすることができる。さらに、バックアップ盤の流通路を２系統とした場合には冷却温度あるいは加熱温度の微妙な調整が可能となる。
（３）押圧ローラの金属外筒を着脱可能とした場合には、押圧ローラの表面に疵が付いても、金属外筒のみを交換すれば済むことから、ランニングコストが低下すると共に、生産性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例に係る平面体押圧装置要素を光学フィルム成形装置に使用した構成概略図である。
【図２】実施例に係る平面体押圧装置要素をラミネート装置やナノインプリント装置に使用した構成概略図である。
【図３】実施例に係る平面体押圧装置要素を構成する押圧ローラの断面図である。
【図４】実施例に係る平面体押圧装置要素の平面体に対する押圧ローラの押圧力の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る平面体押圧装置要素の実施形態について、図１ないし図４を参照して説明する。なお、図１ないし図４において、符号１は実施例に係る平面体押圧装置要素、符号３は押圧手段、符号３ａは第１の押圧手段、符号３ｂは第２の押圧手段、符号５は金属無端ベルト、符号１０は押圧ローラ、符号１１は薄肉金属外筒、符号１３はローラ本体、符号１５は流通空間、符号１７は流通路、符号１９はシール材、符号２１は外筒固定リング、符号２３は摺動リング、符号２５はシール締め付けボルト、符号２７は外筒固定リング螺着ボルト、符号２９は圧力調整弁、符号３１はバックアップ盤、符号３３は予熱盤、符号５１は駆動ローラ、符号５３は従動ローラ、符号７は平面体、符号７３はＴダイ、符号７５は弾性ローラ、符号７７は剛体ローラ、である。なお、必要に応じて、第１の押圧手段３ａの押圧ロール１０を押圧ロール１０ａとし、第２の押圧手段３ｂの押圧ロール１０を押圧ロール１０ｂとすることがある。
【００１４】
平面体押圧装置要素１は、駆動ローラ５１およびこの駆動ローラ５１に従動する従動ローラ５３との間に張架されて走行する金属無端ベルト５と、金属無端ベルト５の走行に伴ってこの上を走行する平面体７を押圧する押圧手段３、または２組の押圧手段である第１の押圧手段３ａおよび第２の押圧手段３ｂから構成されていて、押圧手段３、第１の押圧手段３ａおよび第２の押圧手段３ｂは、押圧ローラ１０と、金属無端ベルト５を介して押圧ローラ１０に対置して設置されるバックアップ盤３１と、から構成されている。
【００１５】
金属無端ベルト５は、ステンレス鋼、ニッケル等の弾性変形が可能な金属薄膜によって環状（直径が幅よりも大きい場合）あるいは筒状（直径が幅よりも小さい場合）に形成されており、スピニング法、引き抜き法、電気鋳造法等によって加工されたものでその表面に継ぎ目がないものが使用される。ただし、溶接継ぎ目を有していても支障がない場合であれば、溶接製法による無端ベルトであっても構わないことは勿論である。同様に、金属無端ベルト５の寸法も目的とする装置の仕様によって決定される。前述したように、金属無端ベルト５は駆動ローラ５１および従動ローラ５３との間に張架されて走行する、必要に応じて、金属無端ベルト５の張力を調整できる張力調整用ローラを介挿させても良い。なお、金属無端ベルト５は、後述する押圧ローラ１０の周速度と同期した速度で走行するようになっている。
【００１６】
押圧ローラ１０は、可撓性を有する薄肉金属外筒１１と、流体の流通空間１５を保持して薄肉金属外筒１１と同一軸心に内嵌される高剛体のローラ本体１３と、から構成されている。
そして、金属製あるいは合成ゴム製のローラ本体１３の中間部は円柱であって、その両端部は中間部よりも一回り大きく形成されていて、中間部と両端部の径の相違が、流体が流通する流通空間１５を形成している。すなわち、ローラ本体１３の両端部の周縁部に薄肉金属外筒１１が当接するようにしてローラ本体１３に外筒固定リング２１を介して着脱可能に固着されていて、薄肉金属外筒１１とローラ本体１３の間隙が流通空間１５となっている。
【００１７】
ここで、ローラ本体１３に対する薄肉金属外筒１１の固着方法を説明する。
ローラ本体１３の両端部の周縁部外側はＬ字形の溝が刻設されていてこの溝にシール材１９が嵌め込まれている。そして、外筒固定リング２１がローラ本体１３および薄肉金属外筒１１に外嵌めされて外筒固定リング螺着ボルト２７により固着される。そして、外筒固定リング螺着ボルト２７の外側に位置するシール締め付けボルト２５を螺入すると摺動リング２３がロ−ル本体１３の中央方向に摺動するが、摺動リング２３の摺動によりシール材１９は締め付けられて、円形断面が楕円形断面に変形し、薄肉金属外筒１１を内側から圧迫して密封するようになっている。なお、実施例におけるシール材１９は、シリコンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、ネオプレンゴムなどの耐熱ゴムのＯリングであって、ショアＡの硬さが４０〜９０で耐熱性及び耐媒体性を有しているものを用いる。
なお、薄肉金属外筒１１を交換する場合には、シール締め付けボルト２５を緩めると、シール材１９が楕円形断面から円形断面に戻り、外筒固定リング２１を取り外すことにより薄肉金属外筒１１の取り外しは容易にできる。また、薄肉金属外筒１１の再装着も容易である。従って、薄肉金属外筒１１の表面に疵が付いた時やパタ−ン形状が異なるローラを使用したい場合であっても予備の押圧ローラ１０を準備する必要はなく、薄肉金属外筒１１だけを準備すれば良いのでランニングコストの大幅な削減が可能になる。
【００１８】
流通路１７は流体の温度を調整する温度調整用熱交換機（図示外）に接続されていて所定の圧力で封入されている。流通空間１５および流通路１７を流通する流体は空気や、水、ポリエチレングリコ−ル、油などの流体であり、空気だけの場合、水やポリエチレングリコ−ル、油などの液体だけの場合あるいは空気と水、油の混合体の場合がある。
すなわち、押圧ローラ１０で冷却あるいは加熱効果を高める場合には、液体だけにしてロータリジョイントを介して温度調整用熱交換機に接続されている回転軸から温度調節された流体をローラ本体１３内の流通路１７に流入させる。そして、押圧ローラ１０と金属無端ベルト５との接触面積を大きくする場合には、空気だけ、もしくは空気と液体の混合体とする。また、流体を所定の圧力に設定する場合には、圧力調整弁２９で調整が可能となっている。
【００１９】
可撓性を有する薄肉金属外筒１１は、ステンレス鋼、ニッケル等の弾性変形が可能な金属薄膜によって筒状に形成されており、スピニング法、引き抜き法、電気鋳造法等によって加工されたものでその表面に継ぎ目がないものが使用される。ただし、溶接継ぎ目を有していても支障がない場合であれば、その表面に溶接による継ぎ目があっても構わないことは勿論である。また、薄肉金属外筒１１の寸法も目的とする装置の仕様によって決定される。
薄肉金属外筒１１の厚さは０．０８ｍｍから０．３ｍｍ程度で、その直径が１００ｍｍ〜１０００ｍｍ程度、幅は２００ｍｍ〜２０００ｍｍ程度である。厚さは、薄いほど外筒の可撓性が増し、低い圧力でも対向する金属無端ベルト５との接触面積が大きくなり好ましいが、薄肉金属外筒１１の強度が低下することや製造コストの増加につながる。直径や長さは、フィルム成形装置やその他の目的とする装置の仕様に応じて適切な大きさに設定される。表面粗さがＲｙ０．５μm以下のものを用いることができ、好ましくは表面粗さがＲｙ０．２μm以下である。
薄肉金属外筒１１の表面は、研磨して鏡面仕上げにする場合と四角錐状、蒲鉾状、格子状、円筒穴状の微細パターンをダイヤモンドツール、レーザー、レジスト法などで刻印する場合がある。また、文字、写真や文様を付ける場合がある。その微細パターンが数μｍ以上の高さであれば、その表面にＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）処理やＣｒメッキ加工処理を実施してその表面硬度を上げることができる。また、その微細パターンの高さが１μｍ以下の場合には、例えばニッケル−リン合金メッキを施した後に微細パターンを形成してもよい。
この薄肉金属外筒を有する押圧ロールは、本発明のように金属無端ベルト上の平面体と対置して用いるだけではなく、従来技術のように剛体ロールと対置して使用してもよい。この場合においても当然のことながら薄肉金属外筒の着脱が可能であり、押圧ロールのコスト削減の効果が大きい。
【００２０】
バックアップ盤３１は押圧ローラ１０の押圧力を直接的に支持するように金属無端ベルト５を挟んだ反対側に設置されている。このバックアップ盤３１は金属製の筐体であり、金属無端ベルト５に接する側の面は平滑になっている。さらに、バックアップ盤３１と金属無端ベルト５との摩擦抵抗を低下させるためにバックアップ盤３１の表面をフッ素樹脂、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカ−ボン）、超高密度ポリエチレン樹脂の被覆をしてもよい。そして、金属製筐体の内部には、流体の流通路が設けられ、金属無端ベルト５を介して平面体７を冷却あるいは加熱することができる。また、バックアップ盤３１の内部の流体の流通路は１系統のみならず２系統以上とすることもできる。複数系統とすることにより、温度設定が異なる流体を通すことができ、その結果、平面体７の冷却速度あるいは加熱速度を任意に制御することができる。なお、流体については、流通空間１５および流通路１７を流通する流体と同様である。また、予熱盤３３はバックアップ盤３１と同一構成とし、あるいはハロゲンヒーター加熱、高周波誘導加熱、熱風加熱等の他の加熱手段とすることもできる。また、平面体押圧機構要素１で押圧する前に予め他の手段で平面体を加熱しても良いことは勿論である。
なお、押圧ローラ１０は、回転軸の軸受部がガイドに沿ってスライド可能となっており、これにより平面体７に対する押圧力の調整ができるようになっている。
【００２１】
ここで、平面体押圧装置要素１の押圧面について図４を参照して説明する。
図４（ｂ）に示すように、従来の平面体押圧装置要素は弾性ローラ７５と剛体ローラ７７との間に平面体７を挟入するようになっているが、この場合には、弾性ローラ７５が剛体ローラ７７を押圧するため押圧面は曲面となる。一方、平面体押圧装置要素１は平面状のバックアップ盤３１に支持された金属無端ベルト５を押圧ローラ１０が押圧するため平面体７の押圧面は平面となる。平面体７を曲面で押圧した場合には、平面体７に対し押圧力は放射状に作用するため、剛体ローラ７７の表面の微細なパターンに対して傾斜した方向から押圧力と剥離力が作用して微細パタ−ンの形状が崩れるおそれがある。一方、平面体７を平面で押圧した場合には、平面体７に対し押圧力が垂直なため、微細なパターンパターン形状が崩れることなく、アスペクト比の大きい転写形状の得ることが容易となる。
【実施例１】
【００２２】
つぎに、平面体押圧装置要素１を熱可塑性樹脂製光学フィルムの製造装置に使用した実施例１について、主に図１を参照しながら説明する。
熱可塑性樹脂製光学フィルムの製造方法は、熱可塑性樹脂を溶融混練して溶融樹脂とする溶融工程と、溶融樹脂をＴダイ７３から吐出してフィルム状に成形する成形工程と、フィルム状に成形された平面体７である溶融樹脂を、押圧ローラ１０と、バックアップ盤３１で支持された金属無端ベルト５とによって挟圧し、冷却固化させる冷却工程とを備えている。図示外の押出機は、投入された熱可塑性樹脂を溶融混練しつつ押し出して、溶融混練した溶融樹脂をＴダイ７３へと搬送するものであり、押出機から搬送された溶融樹脂を横方向に広げるためのマニホールドを内部に有している。また、Ｔダイ７３には、マニホールドによって横方向に広げられた溶融樹脂を吐出する吐出口がその下部に設けられている。そのため、Ｔダイ７３の吐出口から吐出された溶融樹脂は、フィルム状に成形されることとなる。
押圧ローラ１０と金属無端ベルト５とによってフィルム状の溶融樹脂が固化すると、熱可塑性樹脂フィルムとなる。この熱可塑性樹脂フィルムは、このままの状態で、または、その後延伸処理等が施されることにより、熱可塑性樹脂製光学フィルムとなる。また、押圧ローラ１０の表面または、押圧ローラ１０と金属無端ベルト５の表面に微細パターンを付けるとフィルムの片面または両面に微細パターンが形成される。【００２３】
第１の押圧手段３ａを構成する押圧ローラ１０と金属無端ベルト５との間隔や走行速度、Ｔダイ７３から吐出される溶融樹脂の吐出量等によって熱可塑性樹脂フィルムの厚みが規定される。また、バックアップ盤３１により溶融樹脂を挟圧すると同時に溶融樹脂フィルムの冷却温度を制御する機構になっている。押圧ローラ１０の薄肉金属外筒１１はフレキシブルに変形して金属無端ベルト５に対して溶融樹脂フィルムを平面状に押圧する。流通空間１５には、水、油、グリセリンなどの液体と１気圧以上の圧縮空気を封入しているが、この圧力は薄肉金属外筒１１の厚さ、直径、幅および成形時の走行速度、押圧力、押圧面積によって定められる。
なお、平面体７である熱可塑性樹脂としてプロピレン系樹脂を用いる場合には、溶融樹脂の厚さが３５０μｍ〜５００μｍ程度であり、押圧ローラ１０の内圧（流体の封入圧）は１２〜３０Ｎ／ｃｍ２程度であることが好ましい。押圧ローラ１０の内圧が１２Ｎ／ｃｍ２未満であると、押圧ローラ１０の弾性が低くなりすぎ、幅方向において均一に平面体を挟圧することが困難となる傾向にある。また、押圧ローラ１０の内圧が３０Ｎ／ｃｍ２を超えると、押圧ローラ１０の剛体が高くなりすぎて弾性ローラとしての機能が低下し、柔らかく挟圧する効果が弱くなる傾向にある。また、押圧ローラ１０と金属無端ベルト５との間の面圧力は、例えば、成形ロールの回転軸を押圧ベルト側に向けて付勢する面圧力調整機構によって調整されるが、この面圧力調整機構は、押圧シリンダで構成することができ、当該押圧シリンダの駆動力を調整することで面圧力を任意に設定することができる。【００２４】
熱可塑性樹脂フィルムの加工速度は、溶融樹脂を冷却して固化させる速度、すなわち、押圧ローラ１０の径が大きいほど速くなる。押圧ローラ１０と金属無端ベルト５の接触面積は、極めて大きいため、フィルムの冷却速度も大きくなる。
なお、従来の金属剛体ロールと可撓性金属ロールによる成形では押圧面は曲面であるために、押圧力がフィルム面に対して垂直ではなく、微細なパタ−ンの成形が困難であったが、平面体押圧装置要素１では押圧力がフィルム面に対して垂直であるので、特にアスペクト比が大きい形状のパタ−ン形成には有利である。また、これまでのダブルベルト方式には、間歇移動しながらプレスで押圧する方法やシ−ル体で囲まれた流体圧でプレスする方法がとられていたが、平面体押圧装置要素１では連続的に生産ができるので生産性が向上し、また液漏れの問題も解消する。【００２５】
［実験例１］
出願人は実施例１に対する実証実験を２例行ったが、その実験結果について説明する。
プロピレン系樹脂を、５０ｍｍφ押出機にて溶融混練しＴダイ７３の吐出口から溶融状のプロピレン系樹脂フィルムを吐出した。Ｔダイ７３の吐出口部分における溶融樹脂の温度は２４８℃であった。そして、当該溶融樹脂を平面体押圧装置要素１によって挟圧幅１５０ｍｍ、線圧３０Ｎ／ｃｍで挟圧するとともに、冷却して固化させることで、厚みが１３０μｍの熱可塑性樹脂フィルムを得た。
使用した薄肉金属外筒１１は、その直径が２５０ｍｍφ、幅３００ｍｍ、厚さが０．１ｍｍであり、金属無端ベルト５は、直径３００ｍｍ、幅２００ｍｍ、厚さ０．１ｍｍである。薄肉金属外筒１１および金属無端ベルト５のいずれもＳＵＳ３０４のステンレスをスピニング加工で成形し、表面をラップ研磨し表面粗さをＲｙ０．１μｍにした。押圧ロールの薄肉金属外筒は、回転しながら扁平になり、溶融樹脂に接触して加熱され、内部は冷却されるという加熱と冷却の状態で繰り返し曲げ応力を受けるので、薄肉外筒には加熱状態での耐久性能が優れているステンレス製がもっとも適している。押圧ローラ１０の内部に１５℃に温度調節された水を循環させ、バックアップ盤３１には、同じく１５℃に温度調節された水を循環させた。また、金属無端ベルト５の走行速度を３ｍ／ｍｉｎ、Ｔダイ７３先端から押圧ローラ１０に接触するまでの距離であるエアギャップを１５０ｍｍに設定した。
熱可塑性樹脂フィルムの押圧ローラ１０からの剥離性、成形安定性は良好であり、表面性状、透明性とも良好であった。【００２６】
［実験例２］
もう１つの実験結果について説明する。
平面体７である光学フィルムの成形に用いる樹脂材料として、ポリカーボネート（ＰＣ）を用いたが、そのガラス転移温度（Ｔｇ）は１４５℃である。
押圧ローラ１０には１３Ｎ／ｃｍ２の圧力で空気と水を５０％ずつ封入し、バックアップ盤３１には１５℃の水を流した。ローラ本体１３の流体を１５℃から２０℃の間に設定した。成形ロール の可撓性金属外筒は及び押圧ベルトは前述と同じくＳＵＳ３０４のステンレスのスピニング加工で成形した円筒体であり、表面をラップ研磨で表面粗さをＲｙ０．２μｍに仕上げている。さらに可撓性金属外筒の表面には厚さ５０μｍのニッケル−リン合金をメッキし、ダイヤモンドツールで深さ６０μｍの溝をピッチ９０μｍのトロイダルレンズ状微細パタ-ンを設けている。
押圧ローラ１０と金属無端ベルト５によりフィルムを挟圧（ニップ）する。線圧３０Ｎ／ｃｍで成形ロ-ルを押圧した。成形フィルムをデジタルマイクロスコープで観察した結果、良好なパタ−ンの形成を確認できた。
【実施例２】
【００２７】
つぎに、平面体押圧装置要素１を熱ナノインプリント装置に使用した実施例２について、主に図２を参照しながら説明する。図２に示すように、熱ナノインプリント装置に使用する平面体押圧装置要素１は第１の押圧手段３ａ、第２の押圧手段３ｂおよび予熱盤３３を有する。
熱ナノインプリント法は、基材フィルムに平面体７である熱可塑性樹脂を用い、パターン転写はインプリント用の微細パタ−ンを表面に刻印した押圧ローラ１０ｂを使用し、基材フィルムを加温した状態で行われる。設定温度は基材フィルムのガラス転移温度以上で融点以下の範囲にする必要がある。これは、ガラス転移温度以上では、基材フィルム中の高分子がガラス状態からゴム状態に転移し分子運動性が高くなり、任意のパターンを転写できるようになるためである。熱可塑性樹脂の種類によるが、ガラス転移温度より２０〜４０℃高い温度でインプリントするのが好ましい。設定温度が融点を超えると、インプリント時に基材フィルムが押圧ローラ１０ｂから剥がれにくくなり、作業性が低下するので好ましくない。また、融点以上ではパターンが押圧ローラ１０からの剥離時に変形または剥離後にレベリングし、目標のサブ波長格子構造の形状が得られなくなる。【００２８】
基材フィルムの加熱方法は、押圧ローラ１０ａに基材フィルムが接触する直前までのゾーンに予熱盤３３を設置してフィルムを加熱し、押圧ローラ１０ａと金属無端ベルト５の間を基材フィルム（平面体７）が通過するときには所定範囲の温度に達するようにする。押圧ローラ１０ａと金属無端ベルト５を加熱フードで覆って、押圧ローラ１０ａの温度も加工温度になるようにすれば、より安定して操業できる。また、バックアップ盤３１は、金属無端ベルト５の予熱用の温水または蒸気等を循環して加熱を行うと良い。押圧ローラ１０ｂは、微細パタ−ン付与用で、表面研磨後にニッケル−リン合金めっきを施した後に、電子線リソグラフィー、ホログラフィックリソグラフィー、フォーカスドイオンビーム（ＦＩＢ）、レーザー加工などの各種公知技術を用いてネガまたはポジパターンを形成している。【００２９】
熱ナノインプリント法において、基材フィルムがサブ波長構造内に完全に充填されるのに必要な圧力は、用いるパターンのアスペクト比が１．０のときが最も少なく、アスペクト比がそれより大きくても小さくても高圧が必要になる。
押圧ローラ１０の線圧（ニップ圧）は、２０Ｎ／ｃｍから５ｋＮ／ｃｍで設定してよいが、好ましくは５００Ｎ／ｃｍから１０００Ｎ／ｃｍである。金属無端ベルト５の走行速度は、好ましくは１ｍ／分から２０ｍ／分とするのがよい。走行速度は速すぎると加圧時間が足りず、基材フィルムの塑性変形が不十分となるし、遅すぎると生産性が低下するので、設定温度や基材フィルムの材質に応じて適宜調整する必要がある。インプリント後の剥離を容易にし、形状の崩れを防止するためには、冷却する。第２の押圧手段３ｂのバックアップ盤３１は冷却用の流体を使用する。【００３０】
つぎに、実施例２の実験例について説明する。
押圧ローラ１０の寸法形状は、実施例１における実験例１および実験例２と同様であるが、薄肉金属外筒１１の表面にはピッチ１１５ｎｍ×高さ１３０ｎｍの波状の微細パターンを刻設した。
平面体７の基材フィルムとして、幅１３５ｍｍ×膜厚１００μｍのポリカーボネートを使用し、基材フィルム送り速度を２ｍ／ｍｉｎとし、基材フィルムの温度を１７５℃まで加熱した。金属無端ベルト５の走行速度を２ｍ／ｍｉｎとして、押圧ローラ１０の線圧を５０Ｎ／ｃｍで、その基材フィルム上に微細パターンを転写・硬化固定した後、その転写された基材フィルム上の微細パターンを走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で確認した。その結果、基材フィルム上には、薄肉金属外筒１１の微細パターンがその形状を損なうことなく正確に転写されていることが確認できた。
【実施例３】
【００３１】
つぎに、平面体押圧装置要素１を長尺状銅箔／樹脂フィルム重層体の製造装置に使用した実施例３について、主に図２を参照しながら説明するが、実施例２と異なり、押圧手段は金属無端ベルト５の走行方向の上流側から順に、第１の押圧手段３ａ、第２の押圧手段３ｂ、第３の押圧手段（図示外）および第４の押圧手段（図示外）の４組の押圧手段が配置されている。
長尺状銅箔／樹脂フィルム重層体の製造方法は、従来から行われているダブルベルトプレス方法であり、銅箔／樹脂フィルム／銅箔からなる長尺状の重層体を連続的に製造する方法である。銅箔／樹脂フィルム／銅箔構成の長尺状重層体を製造するために、平面体押圧装置要素１の上流側には銅箔、樹脂フィルム、そして下側銅箔を巻回した、図示外の上側銅箔ロール、樹脂フィルムロールそして下側銅箔ロールが配置されている。
実施例では、銅箔は電解銅箔または圧延銅箔であって、樹脂フィルムは、熱圧着性多層芳香族ポリイミドフィルムである。熱圧着性多層芳香族ポリイミドフィルムは、非熱圧着性芳香族ポリイミドフィルムとその一方もしくは両方の表面に形成された熱圧着性芳香族ポリイミド層とからなるフィルムである。なお、樹脂フィルムは、加熱条件下で銅箔と圧着可能なものであれば特に限定はない。なお、目的に応じて使用することが可能な樹脂フィルムとしては、単層の熱圧着性芳香族ポリイミドフィルム、熱圧着性ポリエステルフィルム、熱圧着性ポリアミドフィルム（熱圧着性アラミドフィルム）、熱圧着性ビニルエステルフィルム、熱圧着性フッ素樹脂フィルムなどを挙げることができる。【００３２】
熱圧着性フィルムおよび熱圧着性層を樹脂フィルムの厚みにとくに制限はないが、通常は１０〜１５０μｍであり、好ましくは１０〜１００μｍであり、さらに好ましくは１０〜５０μｍである。銅箔の厚みについても特に制限はないが、圧延銅箔では８〜３５μｍ、電解銅箔では５〜３５μｍの範囲の銅箔が好ましい。
押圧ローラ１０に使用する薄肉金属外筒１１は、直径２５０ｍｍ、厚さ０．１５ｍｍ、幅２００ｍｍのＳＵＳ３０４のスピニング加工の可撓性金属外筒であり、金属無端ベルト５は、直径１，０００ｍｍ、厚さ０．２ｍｍ、幅１５０ｍｍのＳＵＳ３０４のスピニング加工品である。第１の押圧手段３ａ、第２の押圧手段３ｂ、第３の押圧手段（図示外）および第４の押圧手段（図示外）の加熱温度は、順に３００℃、３００℃、３００℃、１５０℃に設定した。ベルトの走行速度は０．５ｍ／ｍｉｎ，押圧力は１０００Ｎ／ｃｍ２である。樹脂フィルムは、ポリイミド系フィルム（宇部興産社製、ユーピレックス、厚さ２５μｍ）と銅箔（日本電解社製、厚さ１８μｍ）とを用いた。
その結果、外観にシワ等の不良のないフレキシブル積層板を得ることができた。
【符号の説明】
【００３３】
１  実施例に係る平面体押圧装置要素
３  押圧手段
３ａ  第１の押圧手段
３ｂ  第２の押圧手段
５  金属無端ベルト
７  平面体
１０  押圧ローラ
１１  薄肉金属外筒
１３  金属内筒
１５  流通空間
１７  流通路
１９  シール材
２１  外筒固定リング
３１  バックアップ盤
３３  予熱盤
５１  駆動ローラ
５３  従動ローラ
【図１】
2011018821.tif 000003
【図２】
2011018821.tif 000004
【図３】
2011018821.tif 000005
【図４】
2011018821.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成21年11月26日(2009.11.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動回転する駆動ローラおよび該駆動ローラに従動する従動ローラとの間に張架されて走行する可撓性を有する薄肉の金属無端ベルトと、
前記金属無端ベルトの走行速度に同期する周速度で回転し該金属無端ベルト上の平面体を押圧する押圧ローラと該押圧ローラに対置して該金属無端ベルトを介して該押圧ローラの押圧力を支持するバックアップ盤からなる１組以上の押圧手段（以下、２組以上の押圧手段を具える場合は該金属無端ベルトの走行方向に対して上流側から順に「第１の押圧手段、第２の押圧手段、・・」という。）とからなる、ことを特徴とする平面体押圧装置要素。
【請求項２】
前記押圧ローラは可撓性を有する薄肉金属外筒と、流体の流通空間を保持して該薄肉金属外筒と同一軸心に内嵌される高剛体の円柱状のローラ本体とからなる二重筒により構成され、
前記バックアップ盤はその内部に流体の流通路を具えている、ことを特徴とする請求項１に記載の平面体押圧装置要素。
【請求項３】
前記薄肉金属外筒および前記ローラ本体の両端部は、シール材を介して前記流通空間が気密となるように着脱自在の外筒固定リングで外嵌され、該外筒固定リングを脱着することにより該薄肉金属外筒は前記金属内筒に対して脱着可能となっている、ことを特徴としている請求項２に記載の平面体押圧装置要素。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の平面体押圧装置要素において、
前記平面体は溶融樹脂フィルムであって、
前記押圧手段の流体は冷却用流体であり、
前記押圧ローラおよび金属無端ベルトの表面は鏡面であり、または前記押圧ローラまたは／および金属無端ベルトの表面は刻設された微細な凹凸模様であり、
前記平面体は前記押圧手段によりその表面が平滑に成形されるとともに冷却され、またはその表面に微細な凹凸模様が転写されるとともに冷却される、ことを特徴とする平面体押圧装置。
【請求項５】
請求項２または請求項３に記載の平面体押圧装置要素において、
前記平面体は溶融樹脂フィルムと鉄板の組合せからなる重層の平面体であって、
前記押圧手段の流体は冷却用流体であり、
前記押圧ローラの表面は鏡面であり、
前記平面体は前記押圧ローラにより前記溶融樹脂フィルムが前記鉄板に溶着されながらその表面が押圧成形されるとともに冷却される、ことを特徴とする平面体押圧装置。
【請求項６】
請求項２または請求項３に記載の平面体押圧装置要素において、
前記平面体は樹脂シートと銅箔の組合せからなる重層の平面体であって、
前記第１の押圧手段の流体は加熱用媒体であり、前記第２の押圧手段の流体は冷却用媒体であり、
前記押圧ローラの表面は鏡面であり、
前記平面体は前記押圧ローラによりその表面が加熱とともに押圧成形されて相互に溶着され、その後前記第２の押圧手段により冷却される、ことを特徴とする平面体押圧装置。
【請求項７】
請求項２または請求項３に記載の平面体押圧装置要素において、
前記平面体は樹脂シートであって、
前記第１の押圧手段の流体は加熱用流体であり、前記第２の押圧手段の流体は冷却用流体であり、
前記第１の押圧手段の押圧ローラおよび無端金属ベルトの表面は鏡面であり、第２の押圧手段の押圧ローラおよび／または無端金属ベルトの表面は刻設された微細な凹凸模様であり、
前記平面体は前記第１の押圧手段により加熱されるとともに前記第２の押圧手段によりその表面に微細な凹凸模様が転写され冷却される、ことを特徴とする平面体押圧装置。
【請求項８】
請求項２または請求項３に記載の平面体押圧装置要素において、
前記平面体は樹脂シート、紙または金属板であって、
前記第１の押圧手段の流体は冷却用流体であり、
前記押圧ローラまたは無端金属ベルトの表面は刻設された微細な凹凸模様であり、
前記平面体は前記押圧手段によりその表面に微細な凹凸模様が印刷されるとともに冷却される、ことを特徴とする平面体押圧装置
【国際調査報告】
2011018821.tif 000007
2011018821.tif 000008
2011018821.tif 000009
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